Die Schwarzen Löcher
NASA
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Die supermassiven Schwarze Löcher zeigen die Grenzen der Physik auf. Nichts kann ihnen entkommen, noch nicht mal Licht.

Obwohl viele aussagekräftige Beweise für ihre Existenz gibt und jeder Astronom mittlerweile fest an die Existenz der Schwarzen Löcher glaubt, gibt es kein direktes Bild. Jedes Foto, was Sie je von einer dunklen Masse gesehen haben, die sich um die Raumzeit windet… nun ja, es handelt sich nur um Illustrationen.

Sieht toll aus, ist aber nur erstellt

Warum kein Astronom je ein Schwarzes Loch gesehen hat

Das größte Problem dabei ist, dass selbst die riesigen Schwarzen Löcher relativ klein sind.

“Das größte Schwarze Loch ist jenes im Zentrum der Milchstraße”, schreibt Dimitrios Psaltis, ein Astrophysiker an der University auf Arizona. “Und wenn man ein Bild machen wollen würde, dann wäre das, als wenn man versuchen würde eine DVD auf dem Mond zu fotografieren.”

Schwarze Löcher neigen aufgrund ihrer starken Anziehungskraft dazu, von anderen hellen Materien umgeben zu sein, was die Erkennung des Objekts zusätzlich erschwert.

Deshalb versuchen Astronomen nicht die Schwarzen Löcher direkt zu observieren. Stattdessen suchen sie nach Nachweisen der Effekte von der Anziehungskraft oder der Strahlung eines Schwarzen Lochs. Psaltis sagt:

“Normalerweise messen wir die Umlaufbahnen der Sterne und des Gases, die um sehr dunkle “Flecken” am Firmament zu kreisen scheinen und dann messen wir, wie viel Masse sich in diesem dunklen Fleck befindet. Wenn wir davon ausgehen können, dass kein anderes astrophysikalisches Objekt so massiv und dunkel ist wie jenes was wir gerade gemessen haben, dann nehmen wir das als ziemlich starken Beleg dafür, dass sich dort ein Schwarzes Loch befindet”.

Wir haben allerdings indirekte Bilder von Schwarzen Löchern

Ein paar der besten indirekten Bilder von Schwarzen Löchern stammen aus dem Chandra Strahlen-Sternwarte, wo Edmonds arbeitet. “Die Friktion und die hohe Geschwindigkeit von Material, welches aus einem Schwarzen Loch entsteht, produziert immer auch Strahlen”, sagt er. Und bei Chandra handelt es sich um ein Weltraumteleskop, was extra zur Beobachtung diese Strahlen designt wurde.

Zum Beispiel dokumentierte die Chandra Sternwarte bestimmte Strahlen-“Rülpser”, die durch die Verschmelzung zweier Galaxien vor etwas 26 Millionen Lichtjahren entstanden ist. Die Astrophysiker nehmen an, dass diese von einem massiven Schwarzen Loch stammen.

Röntgenbereich: NASA / CXC / University of Texas / E. Schlegel u.a. Optische Reichweite: NASA / STScI

Ganz ähnlich stehen auch die fuchsiefarbenen Kleckse auf diesem Bild für Regionen mit einer intensiven Röntgenstrahlung, bei denen es sich vermutlich um Schwarze Löcher handelt, die durch zwei kollidierte Galaxien entstanden sind (die blauen und rosa Ringe)

Röntgenbereich: NASA / CXC / MIT / S. Rappaport, u.a.Optische Reichweite: NASA / STScI

Hier lässt sich etwas Ähnliches bei den Strahlen und Schallwellen beobachten, die von der zentralen Region des Perseus Galaxiehaufens ausgehen – noch mehr indirekte Beweise für die Existenz eines Schwarzen Lochs.

NASA / CXC / IoS / A. Fabian u.a.

Diese Animation zeigt das stärkste Strahlenstreulicht, was von dem in der Milchstraße vermuteten Schwarzen Loch kommt.

NASA / CXC / Amherst College / D. Haggard und andere.Das gleiche Phänomen vom weiten.

Ansicht mit der Röntgenfackel im Zentrum der Milchstraße. (NASA / CXC / Amherst College / D. Haggard u.a.

Wir können sehen, wie Schwarze Löcher riesige Materiestrahlen (Jets) in das Universum spucken

Dieses zusammengesetzte Bild (welches Daten von Hubble und einem Radioteleskop kombiniert) zeigt Energiestrahlen und –teilchen, die aus dem Zentrum der Hercules A Galaxie geworfen werden. Diese Strahlen schießen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit heraus und demonstrieren so die unglaublich zerstörerische Kraft, die sie haben.

NASA / Hubble Space TelescopeDas nächste Bild zeigt riesige Strahlen, die vermutlich weg den dem Schwarzen Loch im Zentrum von Centaurus A treiben, wobei es sich um eine Galaxie von vor 13 Millionen Lichtjahren handelt. Die Strahlen sind länger als die Galaxie selbst.

ESO / WIFI (sichtbarer Bereich); MPIfR / ESO / APEX / A. Weiss u.a. NASA / CXC / CfA / R. Kraft u.a

Astronomen haben Sterne beobachtet, die um mysteriöse schwarze Objekte kreisen, welche vermutlich Schwarze Löcher sind

Dieser 16-jährige Zeitraffer der Sterne, die sich näher zum Zentrum der Milchstraße hinbewegen, ist ein Beleg dafür, dass sich dort ein Schwarzes Loch befindet.

Wir werden wahrscheinlich sehr bald ein Schwarzes Loch sehen können

Ein echtes Bild eines Schwarzen Lochs würde den Ereignishorizont zeigen. Dabei handelt es sich um das Perimeter, dem nichts entkommen kann. Wissenschaftler nehmen an, dass der Ereignishorizont in etwa so aussieht wie das, was man auf den Illustrationen sehen kann: eine plötzliche Grenze zwischen grellem Licht im Weltall und einer Leere.

Die Schwarzen Löcher
NASA / JPL-Caltech

Das Bild zeigt das supermassive Schwarze Loch im Zentrum, umschlossen von Teilchen, die zu dem Loch schweben. Dieser Vorgang, genannt Akkretionsscheibe, entsteht dadurch, dass Staub und Gas der Galaxie aufgrund der Anziehungskraft in das Loch fallen. Außerdem sieht man einen ausströmenden Strahl energetischer Partikel, die vermutlich von der Rotationskraft des Schwarzen Lochs angetrieben werden.

Ein echtes Bild würde vermutlich auch die Akkretionsscheibe zeigen – einen grellen Ring aus Materie, die darum schwirrt. (Das Schwarze Loch im Film Interstellar zeigt so eine Akkretionsscheibe).

Das Spannende ist, dass Wissenschaftler nicht nur hoffen, in den nächsten paar Jahren die Existenz des Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße beweisen zu können, sondern auch zu bestimmen, wie es aussieht.

Das liegt an dem Ereignishorizontteleskop – einem globalen Netzwerk von Sensoren, welches praktisch ein Teleskop so groß wie die Erde formt. Bis ende 2017 soll damit eine Momentaufnahme des Schwarzen Lochs gemacht werden, und es wird erwartet, dass es das erste Bild eines Ereignishorizonts sein wird. “Sie hoffen, den tatsächlichen Schatten zu sehen, also die tatsächliche schwarze Region”, sagt Edmonds. “Das wird eine ziemlich große Sache.”

Wenn Wissenschaftler erstmal ein direktes Bild eines Schwarzen Lochs haben, dann können sie mehr über die Auswirkungen von extremer Anziehungskraft lernen und Einsteins Relativitätstheorie weiter testen.

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